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सीसा ट्राइआयोडाइड पेरोवस्काइट सौर कोशिका केरऽ प्रदर्शन म॑ सुधार लेली दोष निष्क्रियता के व्यापक रूप स॑ प्रयोग करलऽ गेलऽ छै, लेकिन α-चरण स्थिरता प॑ विभिन्न दोषऽ के प्रभाव अस्पष्ट छै; यहाँ, घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत के उपयोग करी क॑ हम्मं॑ पहलऽ बार फॉर्मामिडीन लीड ट्राइआयोडाइड पेरोवस्काइट केरऽ अपघटन मार्ग के पहचान करी क॑ α-चरण स॑ δ-चरण तलक के पहचान करै छियै आरू चरण संक्रमण ऊर्जा बाधा प॑ विभिन्न दोषऽ के प्रभाव के अध्ययन करै छियै । सिमुलेशन केरऽ परिणाम भविष्यवाणी करै छै कि आयोडीन रिक्त स्थानऽ के कारण अपघटन के सबसें अधिक संभावना छै, कैन्हेंकि ई α-δ चरण संक्रमण लेली ऊर्जा बाधा क॑ काफी कम करी दै छै आरू पेरोवस्काइट सतह प॑ सबसें कम गठन ऊर्जा होय छै । पेरोवस्काइट सतह प॑ पानी म॑ अघुलनशील सीसा ऑक्सालेट केरऽ घना परत केरऽ प्रवेश α-चरण केरऽ अपघटन क॑ काफी हद तलक रोक॑ छै, जेकरा स॑ आयोडीन केरऽ प्रवासन आरू वाष्पीकरण नै होय छै । एकरऽ अतिरिक्त, ई रणनीति इंटरफेसियल नॉनरेडिएटिव पुनर्संयोजन क॑ काफी कम करी दै छै आरू सौर कोशिका के दक्षता क॑ २५.३९% (प्रमाणित २४.९२%) तलक बढ़ाबै छै । बिना पैक करलौ गेलौ उपकरण नकली 1.5 जी वायु द्रव्यमान विकिरण के तहत 550 घंटा तलक अधिकतम शक्ति प काम करला के बाद भी अपनौ मूल 92% दक्षता क बरकरार रखै सकै छै.
पेरोवस्काइट सौर कोशिका (पीएससी) केरऽ बिजली रूपांतरण दक्षता (पीसीई) 26%1 के प्रमाणित रिकॉर्ड उच्चतम स्तर प॑ पहुँची गेलऽ छै । 2015 स॑ आधुनिक पीएससी न॑ फॉर्मामिडिन ट्राइआयोडाइड पेरोवस्काइट (FAPbI3) क॑ प्रकाश अवशोषक परत के रूप म॑ पसंद करलकै, कैन्हेंकि एकरऽ उत्कृष्ट तापीय स्थिरता आरू 2,3,4 केरऽ शॉकले-केसर सीमा के करीब पसंदीदा बैंडगैप छै । दुर्भाग्यवश, FAPbI3 फिल्म ऊष्मागतिकी रूप स॑ कमरा केरऽ तापमान प॑ कारी α चरण स॑ पीला गैर-पेरोवस्काइट δ चरण म॑ चरण संक्रमण स॑ गुजरै छै5,6 । डेल्टा चरण केरऽ निर्माण क॑ रोकै लेली विभिन्न जटिल पेरोवस्काइट संरचना के विकास करलऽ गेलऽ छै । एहि समस्या सं उबरय के सब सं आम रणनीति अछि FAPbI3 के मिथाइल अमोनियम (MA+), सीजियम (Cs+) आ ब्रोमाइड (Br-) आयन के संयोजन सं मिलाबय के7,8,9. लेकिन, हाइब्रिड पेरोवस्काइट बैंडगैप ब्रॉडेनिंग आरू फोटोइंड्यूस्ड फेज पृथक्करण स॑ पीड़ित छै, जे परिणामस्वरूप पीएससी केरऽ प्रदर्शन आरू परिचालन स्थिरता स॑ समझौता करै छै10,11,12 ।
हाल के अध्ययन स॑ पता चललै छै कि बिना कोनों डोपिंग के शुद्ध एकल क्रिस्टल FAPbI3 केरऽ उत्कृष्ट स्फटिकीयता आरू कम दोष के कारण उत्कृष्ट स्थिरता छै13,14 । अतः थोक FAPbI3 कें क्रिस्टलीयता बढ़ा क दोष कें कम करनाय कुशल आ स्थिर पीएससी2,15 प्राप्त करय कें लेल एकटा महत्वपूर्ण रणनीति छै. लेकिन, FAPbI3 पीएससी केरऽ संचालन के दौरान, अवांछित पीला षट्कोणीय गैर-पेरोवस्काइट δ चरण म॑ गिरावट अखनी भी होय सकै छै16 । इ प्रक्रिया आमतौर पर सतह आ दाना कें सीमा सं शुरू होयत छै जे अनेक दोषपूर्ण क्षेत्रक कें उपस्थिति कें कारण पानी, गर्मी आ प्रकाश कें प्रति बेसि संवेदनशील होयत छै17. अतः FAPbI318 केरऽ ब्लैक फेज क॑ स्थिर करै लेली सतह/दाना निष्क्रियता आवश्यक छै । कम-आयामी पेरोवस्काइट, एसिड-बेस लुईस अणु, आरू अमोनियम हैलाइड लवण केरऽ परिचय सहित बहुत सारा दोष निष्क्रियता रणनीति न॑ फॉर्मामिडिन पीएससी म॑ बहुत प्रगति करलकै19,20,21,22 । आज तलक लगभग सब अध्ययन सौर कोशिका म॑ वाहक पुनर्संयोजन, प्रसार लंबाई आरू बैंड संरचना जैसनऽ ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणऽ के निर्धारण म॑ विभिन्न दोषऽ के भूमिका प॑ केंद्रित छै22,23,24 । उदाहरण के लेलऽ, घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (डीएफटी) के उपयोग सैद्धांतिक रूप स॑ विभिन्न दोषऽ के गठन ऊर्जा आरू फँसाबै वाला ऊर्जा स्तर के भविष्यवाणी करै लेली करलऽ जाय छै, जेकरऽ व्यापक रूप स॑ उपयोग व्यावहारिक निष्क्रियता डिजाइन के मार्गदर्शन लेली करलऽ जाय छै20,25,26. जेना-जेना दोषक कें संख्या कम होयत छै, आमतौर पर उपकरण कें स्थिरता मे सुधार होयत छै. लेकिन फॉर्मेमिडिन पीएससी म॑ चरण स्थिरता आरू प्रकाशविद्युत गुणऽ प॑ विभिन्न दोषऽ के प्रभाव के तंत्र बिल्कुल अलग होना चाहियऽ । हमरऽ ज्ञान के अनुसार, दोष घन स॑ षट्कोणीय (α-δ) चरण संक्रमण क॑ कोना प्रेरित करै छै आरू α-FAPbI3 पेरोवस्काइट केरऽ चरण स्थिरता प॑ सतह निष्क्रियता के भूमिका के मौलिक समझ क॑ अखनी तलक खराब तरीका स॑ समझलऽ गेलऽ छै ।
यहाँ, हम FAPbI3 पेरोवस्काइट केरऽ अपघटन मार्ग क॑ काला α-चरण स॑ पीला δ-चरण म॑ आरू डीएफटी के माध्यम स॑ α-टू-δ-चरण संक्रमण के ऊर्जा बाधा प॑ विभिन्न दोषऽ के प्रभाव के खुलासा करै छै । I रिक्ति, जे फिल्म निर्माण आरू डिवाइस संचालन के दौरान आसानी स॑ उत्पन्न होय ​​जाय छै, α-δ चरण संक्रमण शुरू करै के सबसें अधिक संभावना के भविष्यवाणी करलऽ गेलऽ छै । अतः हमनें एक इन सिटु रिएक्शन के माध्यम स॑ FAPbI3 के ऊपर सीसा ऑक्सालेट (PbC2O4) केरऽ पानी म॑ अघुलनशील आरू रासायनिक रूप स॑ स्थिर घना परत पेश करलकै । सीसा ऑक्सालेट सतह (LOS) I रिक्त स्थान के निर्माण क॑ रोक॑ छै आरू गर्मी, प्रकाश आरू विद्युत क्षेत्र स॑ उत्तेजित होय प॑ I आयन के प्रवासन क॑ रोकै छै । परिणामस्वरूप एलओएस इंटरफेसियल नॉनरेडिएटिव पुनर्संयोजन कें काफी कम करयत छै आ FAPbI3 पीएससी दक्षता मे सुधार करयत छै आ 25.39% (24.92% तइक प्रमाणित) भ जायत छै. बिना पैक करलऽ गेलऽ एलओएस डिवाइस न॑ 1.5 जी विकिरण केरऽ सिम्युलेटेड एयर मास (एएम) प॑ 550 घंटा स॑ अधिक समय तलक अधिकतम पावर प्वाइंट (एमपीपी) प॑ काम करला के बाद अपनऽ मूल दक्षता के 92% बरकरार रखलकै ।
हमनें सबसें पहल॑ FAPbI3 पेरोवस्काइट केरऽ अपघटन मार्ग क॑ खोजै लेली ab initio गणना करलकै जेकरा स॑ α चरण स॑ δ चरण म॑ संक्रमण करलऽ जाय सक॑ । एक विस्तृत चरण परिवर्तन प्रक्रिया के माध्यम स॑ ई पाबै जाय छै कि FAPbI3 केरऽ घन α-चरण म॑ तीन-आयामी कोना-साझेदारी [PbI6] अष्टफलक स॑ FAPbI3 केरऽ षट्कोणीय δ-चरण म॑ एक-आयामी किनारे-साझेदारी [PbI6] अष्टफलक म॑ परिवर्तन प्राप्त होय जाय छै । breaking 9. Pb-I पहिल चरण (Int-1) मे एकटा बंधन बनबैत अछि, आ ओकर ऊर्जा बाधा 0.62 eV/कोशिका तक पहुँचैत अछि, जेना कि चित्र 1a मे देखाओल गेल अछि | जब॑ अष्टकोणीय क॑ [0\(\bar{1}\)1] दिशा म॑ शिफ्ट करलऽ जाय छै त॑ षट्कोणीय छोटऽ श्रृंखला 1×1 स॑ 1×3, 1×4 तलक विस्तारित होय जाय छै आरू अंततः δ चरण म॑ प्रवेश करै छै । सम्पूर्ण पथ के अभिविन्यास अनुपात (011)α//(001)δ + [100]α//[100]δ है | ऊर्जा वितरण आरेख स॑ ई पता चल॑ सकै छै कि FAPbI3 केरऽ δ चरण केरऽ न्यूक्लियेशन के बाद निम्नलिखित चरणऽ म॑ ऊर्जा बाधा α चरण संक्रमण स॑ कम होय छै, जेकरऽ मतलब छै कि चरण संक्रमण म॑ तेजी आबै वाला छै । स्पष्ट छै कि अगर हम α-चरण अपघटन क॑ दबाबै ल॑ चाहै छियै त॑ चरण संक्रमण क॑ नियंत्रित करै के पहलऽ कदम बहुत महत्वपूर्ण छै ।
एक चरण परिवर्तन प्रक्रिया बायां स॑ दायां तरफ – काला FAPbI3 चरण (α-चरण), पहिलऽ Pb-I बंधन विच्छेदन (Int-1) आरू आगू के Pb-I बंधन विच्छेदन (Int-2, Int -3 आरू Int -4) आरू पीला चरण FAPbI3 (डेल्टा चरण) । b विभिन्न आंतरिक बिन्दु दोषों के आधार पर FAPbI3 के α से δ चरण संक्रमण के लिए ऊर्जा बाधाएँ | बिंदीदार रेखा एक आदर्श क्रिस्टल (0.62 eV) के ऊर्जा बाधा क॑ दर्शाबै छै । ग सीसा पेरोवस्काइट की सतह पर प्राथमिक बिन्दु दोष के निर्माण की ऊर्जा | एब्सिसा अक्ष α-δ चरण संक्रमण केरऽ ऊर्जा बाधा छेकै, आरू आर्डिनेट अक्ष दोष निर्माण केरऽ ऊर्जा छेकै । ग्रे, पीला आ हरियर रंग मे छायांकित भाग क्रमशः प्रकार I (कम ईबी-उच्च एफई), प्रकार II (उच्च एफई) आ प्रकार III (कम ईबी-कम एफई) छै. d नियंत्रण मे FAPbI3 के दोष VI एवं LOS के निर्माण की ऊर्जा | ई I FAPbI3 कें नियंत्रण आ LOS मे आयन प्रवासन कें लेल बाधा. च – gf नियंत्रण (बाएं: ऊपरी दृश्य; दाएं: क्रॉस सेक्शन, भूरा) म॑ I आयन (नारंगी गोले) आरू gLOS FAPbI3 (ग्रे, सीसा; बैंगनी (नारंगी), आयोडीन (मोबाइल आयोडीन)) के प्रवासन के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व; कार्बन; हल्का नीला – नाइट्रोजन; लाल – ऑक्सीजन; हल्का गुलाबी – हाइड्रोजन)। स्रोत डाटा स्रोत डाटा फाइल कें रूप मे उपलब्ध करायल जायत छै.
तखन हम व्यवस्थित रूप स॑ विभिन्न आंतरिक बिंदु दोष (पीबीएफए, आईएफए, पीबीआई, आरू आईपीबी एंटीसाइट कब्जा; पीबीआई आरू Ii अंतरालीय परमाणु; आरू VI, वीएफए, आरू वीपीबी रिक्ति सहित) के प्रभाव के अध्ययन करलकै, जेकरा प्रमुख कारक मानलऽ जाय छै । जे परमाणु आरू ऊर्जा स्तर के चरण के क्षरण के कारण बनय छै, ओकरा चित्र 1b आरू पूरक तालिका 1 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै. दिलचस्प बात ई छै कि सब दोष α-δ चरण संक्रमण के ऊर्जा बाधा क॑ कम नै करै छै (चित्र 1b) । हमरऽ मानना ​​छै कि जे दोष म॑ कम गठन ऊर्जा आरू कम α-δ चरण संक्रमण ऊर्जा बाधा दूनू होय छै, ओकरा चरण स्थिरता लेली हानिकारक मानलऽ जाय छै । जेना कि पहिने रिपोर्ट कैल गेल छै, सीसा सं भरपूर सतह कें आम तौर पर फॉर्मामिडिन पीएससी27 कें लेल प्रभावी मानल जायत छै. अतः, हम सीसा-समृद्ध परिस्थिति में PbI2-समाप्त (100) सतह पर ध्यान केंद्रित करते हैं | सतह केरऽ आंतरिक बिन्दु दोष केरऽ दोष निर्माण ऊर्जा क॑ चित्र 1c आरू पूरक तालिका 1 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै ।ऊर्जा बाधा (ईबी) आरू चरण संक्रमण निर्माण ऊर्जा (एफई) के आधार प॑ ई दोष क॑ तीन प्रकार म॑ वर्गीकृत करलऽ गेलऽ छै । प्रकार I (कम ईबी-उच्च एफई): यद्यपि आईपीबी, वीएफए आरू वीपीबी चरण संक्रमण के ऊर्जा बाधा क॑ काफी कम करी दै छै, लेकिन एकरऽ निर्माण ऊर्जा उच्च होय छै । अतः हमरा लोकनिक मानब अछि जे एहि प्रकारक दोषक चरण संक्रमण पर सीमित प्रभाव पड़ैत अछि कारण ई बहुत कम बनैत अछि । प्रकार II (उच्च ईबी): बेहतर α-δ चरण संक्रमण ऊर्जा बाधा के कारण, एंटी-साइट दोष PbI, IFA आरू PbFA α-FAPbI3 पेरोवस्काइट के चरण स्थिरता क॑ नुकसान नै पहुँचै छै । प्रकार III (कम ईबी-कम एफई): अपेक्षाकृत कम गठन ऊर्जा वाला VI, Ii आ पीबीआई दोष कारी चरण कें क्षरण पैदा कयर सकय छै. खास क॑ सबसें कम एफई आरू ईबी वीआई क॑ देखत॑ हुअ॑ हमरऽ मानना ​​छै कि सबसें प्रभावी रणनीति छै कि I रिक्ति क॑ कम करलऽ जाय ।
VI क॑ कम करै लेली हमन॑ FAPbI3 केरऽ सतह म॑ सुधार लेली PbC2O4 केरऽ घना परत विकसित करलकै । कार्बनिक हैलाइड नमक निष्क्रिय करय वाला जेना कि फिनाइलएथिल अमोनियम आयोडाइड (PEAI) आरू n-ऑक्टाइल अमोनियम आयोडाइड (OAI) के तुलना म॑, PbC2O4, जेकरा म॑ कोनों मोबाइल हैलोजन आयन नै होय छै, रासायनिक रूप स॑ स्थिर, पानी म॑ अघुलनशील होय छै आरू उत्तेजना प॑ आसानी स॑ निष्क्रिय होय जाय छै । पेरोवस्काइट के सतह नमी एवं विद्युत क्षेत्र का अच्छा स्थिरीकरण | पानी म॑ PbC2O4 केरऽ घुलनशीलता मात्र 0.00065 g/L छै, जे PbSO428 स॑ भी कम छै । एकरा स॑ भी महत्वपूर्ण बात ई छै कि पेरोवस्काइट फिल्म प॑ एलओएस केरऽ घना आरू एक समान परत क॑ इन सिटु रिएक्शन (नीचा देखऽ) के उपयोग करी क॑ धीरे स॑ तैयार करलऽ जाब॑ सकै छै । हमनें FAPbI3 आरू PbC2O4 के बीच इंटरफेसियल बंधन के डीएफटी सिमुलेशन करलकै जैना कि पूरक चित्र 1 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै पूरक तालिका 2 म॑ एलओएस इंजेक्शन के बाद दोष निर्माण ऊर्जा प्रस्तुत करलऽ गेलऽ छै । हमनें पाया कि एलओएस न सिर्फ VI दोष केरऽ गठन ऊर्जा क॑ 0.69–1.53 eV (चित्र 1d) बढ़ाबै छै, बल्कि प्रवासन सतह आरू निकास सतह प॑ I केरऽ सक्रियण ऊर्जा म॑ भी वृद्धि करै छै (चित्र 1e) । पहिलऽ चरण म॑ I आयन पेरोवस्काइट सतह के साथ प्रवास करै छै, जेकरा स॑ VI आयन 0.61 eV के ऊर्जा बाधा के साथ जाली स्थिति म॑ छोड़ी दै छै । एलओएस केरऽ शुरूआत के बाद स्टेरिक बाधा केरऽ प्रभाव के कारण I आयन केरऽ प्रवासन लेली सक्रियण ऊर्जा बढ़ी जाय छै । 1.28 ईवी के। पेरोवस्काइट सतह स॑ निकलै वाला I आयन केरऽ प्रवासन के दौरान वीओसी म॑ ऊर्जा बाधा भी नियंत्रण नमूना के तुलना म॑ अधिक होय छै (चित्र 1e) । नियंत्रण आरू LOS FAPbI3 म॑ I आयन प्रवासन मार्ग के योजनाबद्ध आरेख क्रमशः चित्र 1 f आरू g म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । सिमुलेशन केरऽ परिणाम बताबै छै कि एलओएस VI दोष केरऽ निर्माण आरू I केरऽ वाष्पीकरण क॑ रोक॑ सकै छै, जेकरा स॑ α स॑ δ चरण संक्रमण केरऽ न्यूक्लियेशन नै होय सकै छै ।
ऑक्सालिक एसिड आरू FAPbI3 पेरोवस्काइट के बीच के प्रतिक्रिया के परीक्षण करलऽ गेलऽ छेलै । ऑक्सालिक एसिड आरू FAPbI3 के घोल क॑ मिलाबै के बाद, बहुत मात्रा म॑ सफेद अवक्षेप बनलऽ छेलै, जैसनऽ कि पूरक चित्र 2 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै ।पाउडर उत्पाद क॑ एक्स-रे विवर्तन (XRD) (पूरक चित्र 3) आरू फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) (पूरक चित्र 4) के उपयोग करी क॑ शुद्ध PbC2O4 सामग्री के रूप म॑ पहचानलऽ गेलऽ छेलै । हमनें पाया कि ऑक्सालिक एसिड लगभग 18 मिलीग्राम/एमएल के घुलनशीलता के साथ कमरा के तापमान पर आइसोप्रोपाइल अल्कोहल (आईपीए) म॑ बहुत घुलनशील होय छै, जैसनऽ कि पूरक चित्र 5 म॑ दिखालऽ गेलऽ छै.ई बाद के प्रसंस्करण क॑ आसान बनाबै छै, कैन्हेंकि आईपीए, एक आम निष्क्रियता विलायक के रूप म॑, कम समय स॑ आगू पेरोवस्काइट परत क॑ नुकसान नै पहुँचै छै29. अतः पेरोवस्काइट फिल्म क॑ ऑक्सालिक एसिड घोल म॑ डुबोला स॑ या पेरोवस्काइट प॑ ऑक्सालिक एसिड घोल क॑ स्पिन-कोटिंग करी क॑ पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ सतह प॑ निम्नलिखित रासायनिक समीकरण के अनुसार पतली आरू घना PbC2O4 जल्दी स॑ प्राप्त करलऽ जाब॑ सकै छै : H2C2O4 + FAPbI3 = PbC2O4 + FAI +HI । एफएआई कें आईपीए मे घोलल जा सकएय छै आ अइ प्रकार खाना बनावा कें दौरान हटाएल जा सकएय छै. एलओएस केरऽ मोटाई क॑ प्रतिक्रिया समय आरू पूर्ववर्ती सांद्रता स॑ नियंत्रित करलऽ जाब॑ सकै छै ।
नियंत्रण आरू एलओएस पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) छवि चित्र 2a,b म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । परिणाम बताबै छै कि पेरोवस्काइट सतह के आकृति विज्ञान अच्छा तरह स॑ संरक्षित छै, आरू दाना के सतह प॑ बहुत संख्या म॑ महीन कण जमा होय जाय छै, जे इन-सिटु प्रतिक्रिया स॑ बनलऽ PbC2O4 परत के प्रतिनिधित्व करना चाहियऽ । एलओएस पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ सतह कुछ चिकनी होय छै (पूरक चित्र 6) आरू नियंत्रण फिल्म (पूरक चित्र 7) के तुलना म॑ पानी के संपर्क कोण बड़ऽ होय छै । उत्पाद केरऽ सतह परत क॑ अलग करै लेली हाई-रिजोल्यूशन ट्रांसवर्स ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (HR-TEM) के प्रयोग करलऽ गेलऽ छेलै । नियंत्रण फिल्म (चित्र 2c) के तुलना म॑ एलओएस पेरोवस्काइट (चित्र 2d) के ऊपर लगभग 10 एनएम के मोटाई वाला एक समान आरू घना पतली परत स्पष्ट रूप स॑ दिखाई दै छै । PbC2O4 आरू FAPbI3 के बीच अंतरफलक के जांच करै लेली उच्च कोण कुंडलाकार डार्क-फील्ड स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (HAADF-STEM) के उपयोग करी क॑ FAPbI3 के क्रिस्टलीय क्षेत्र आरू PbC2O4 के अनाकार क्षेत्र के उपस्थिति क॑ स्पष्ट रूप स॑ देखलऽ जाब॑ सकै छै (पूरक चित्र 8) । ऑक्सालिक एसिड उपचार के बाद पेरोवस्काइट के सतह संरचना क॑ एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) मापन स॑ विशेषता देलऽ गेलऽ छेलै, जैसनऽ कि चित्र 2e–g म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । चित्र 2e म॑ C 1s केरऽ चोटी 284.8 eV आरू 288.5 eV के आसपास क्रमशः विशिष्ट सीसी आरू एफए संकेतऽ स॑ संबंधित छै । नियंत्रण झिल्ली के तुलना म॑ एलओएस झिल्ली न॑ 289.2 eV प॑ एगो अतिरिक्त चोटी प्रदर्शित करलकै, जेकरा C2O42- के कारण मानलऽ जाय छै । एलओएस पेरोवस्काइट केरऽ O 1s स्पेक्ट्रम 531.7 eV, 532.5 eV, आरू 533.4 eV प॑ तीन रासायनिक रूप स॑ अलग O 1s चोटी प्रदर्शित करै छै, जे डिप्रोटोनेटेड COO, C=O केरऽ अक्षुण्ण ऑक्सालेट समूह 30 आरू OH घटक केरऽ O परमाणु स॑ मेल खाबै छै (चित्र 2e) । ))। नियंत्रण नमूना के लेलऽ केवल एगो छोटऽ O 1s चोटी देखलऽ गेलऽ छेलै, जेकरा सतह प॑ केमिसोर्ब ऑक्सीजन के कारण मानलऽ जाब॑ सकै छै । Pb 4f7/2 आरू Pb 4f5/2 केरऽ नियंत्रण झिल्ली विशेषता क्रमशः 138.4 eV आरू 143.3 eV प॑ स्थित छै । हमनें देखलकै कि एलओएस पेरोवस्काइट उच्च बाइंडिंग ऊर्जा के तरफ लगभग 0.15 eV के Pb चोटी के शिफ्ट प्रदर्शित करै छै, जे C2O42- आरू Pb परमाणु के बीच मजबूत अंतःक्रिया के संकेत दै छै (चित्र 2g) ।
नियंत्रण के एक एसईएम छवियाँ और ख एलओएस पेरोवस्काइट फिल्मों, ऊपरी दृश्य | c नियंत्रण आरू d एलओएस पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ उच्च रिजोल्यूशन क्रॉस-सेक्शनल ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (HR-TEM) । ई सी 1s, च ओ 1s आ जी पीबी 4f पेरोवस्काइट फिल्मक उच्च रिजोल्यूशन एक्सपीएस। स्रोत डाटा स्रोत डाटा फाइल कें रूप मे उपलब्ध करायल जायत छै.
डीएफटी केरऽ परिणाम के अनुसार सैद्धांतिक रूप स॑ ई अनुमान लगैलऽ गेलऽ छै कि VI दोष आरू I प्रवासन के कारण आसानी स॑ α स॑ δ म॑ चरण संक्रमण होय छै । पिछला रिपोर्टऽ स॑ पता चललै छै कि फिल्मऽ क॑ प्रकाश आरू तापीय तनाव के सामना करला के बाद फोटो-इमर्सन के दौरान पीसी आधारित पेरोवस्काइट फिल्मऽ स॑ I2 तेजी स॑ रिलीज होय जाय छै31,32,33 । पेरोवस्काइट केरऽ α-चरण प॑ सीसा ऑक्सालेट केरऽ स्थिरीकरण प्रभाव के पुष्टि करै लेली, हमन॑ नियंत्रण आरू एलओएस पेरोवस्काइट फिल्म क॑ क्रमशः टोल्यूनि युक्त पारदर्शी कांच के बोतल म॑ डुबो देलकै, आरू ओकरा बाद ओकरा २४ घंटा तलक १ सूर्य के रोशनी स॑ विकिरणित करलकै । हम पराबैंगनी आ दृश्य प्रकाश (UV-Vis) के अवशोषण के माप केलहुं। ) टोल्यूनि घोल, जैसा कि चित्र 3a मे दिखाया गया है | नियंत्रण नमूना के तुलना म॑ एलओएस-पेरोवस्काइट के मामला म॑ बहुत कम I2 अवशोषण तीव्रता देखलऽ गेलै, जे ई दर्शाबै छै कि कॉम्पैक्ट एलओएस प्रकाश विसर्जन के दौरान पेरोवस्काइट फिल्म स॑ I2 के रिलीज क॑ रोक॑ सकै छै । उम्र नियंत्रण आ एलओएस पेरोवस्काइट फिल्मक कें फोटोग्राफ चित्र 3b आ c कें इनसेट मे दिखायल गेल छै. एलओएस पेरोवस्काइट एखनो कारी रंगक अछि, जखन कि अधिकांश नियंत्रण फिल्म पीला भ गेल अछि । डूबल फिल्म के यूवी–दृश्यमान अवशोषण स्पेक्ट्रा चित्र 1 मे दिखाया गया है | ३ख, ग। हमनें देखलऽ कि नियंत्रण फिल्म म॑ α के अनुरूप अवशोषण स्पष्ट रूप स॑ कम होय गेलऽ छेलै । क्रिस्टल संरचना के विकास के दस्तावेजीकरण लेली एक्स-रे मापन करलौ गेलौ छेलै । 24 घंटा के रोशनी के बाद नियंत्रण पेरोवस्काइट न॑ मजबूत पीला δ-चरण संकेत (11.8°) देखैलकै, जबकि एलओएस पेरोवस्काइट न॑ अखनी भी अच्छा कारी चरण क॑ बरकरार रखलकै (चित्र 3d) ।
टोल्यूनि घोल केरऽ यूवी-दृश्यमान अवशोषण स्पेक्ट्रा जेकरा म॑ नियंत्रण फिल्म आरू एलओएस फिल्म क॑ १ सूर्य के रोशनी म॑ २४ घंटा तलक डुबोलऽ गेलऽ छेलै । इनसेट म॑ एगो शीशी देखलऽ गेलऽ छै, जेकरा म॑ हर फिल्म क॑ बराबर मात्रा म॑ टोल्यूनि म॑ डुबोलऽ गेलऽ छेलै । ख नियंत्रण फिल्म आ c एलओएस फिल्म कें यूवी-विस अवशोषण स्पेक्ट्रा 1 सूर्यक रोशनी मे विसर्जन सं पहिने आ बाद मे 24 घंटा. इनसेट मे परीक्षण फिल्म क फोटो देखाउल गेल अछि। d नियंत्रण आ एलओएस फिल्मक कें एक्स-रे विवर्तन पैटर्न 24 घंटा कें एक्सपोजर सं पहिले आ बाद मे. 24 घंटा के एक्सपोजर के बाद नियंत्रण फिल्म ई आ फिल्म च एलओएस के एसईएम छवि। स्रोत डाटा स्रोत डाटा फाइल कें रूप मे उपलब्ध करायल जायत छै.
हमनें 24 घंटा के रोशनी के बाद पेरोवस्काइट फिल्म के सूक्ष्म संरचनात्मक परिवर्तन के अवलोकन के लेल स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) मापन करलकै, जैसनऽ कि चित्र 3e,f म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । नियंत्रण फिल्म म॑ बड़ऽ दाना क॑ नष्ट करी क॑ छोटऽ सुई म॑ बदली देलऽ गेलऽ छेलै, जे δ-चरण उत्पाद FAPbI3 (चित्र 3e) केरऽ आकृति विज्ञान स॑ मेल खाबै छेलै । एलओएस फिल्मक कें लेल पेरोवस्काइट दाना नीक स्थिति मे रहय छै (चित्र 3f) । परिणाम स॑ ई बात के पुष्टि होय गेलै कि I केरऽ नुकसान स॑ कारी चरण स॑ पीला चरण म॑ संक्रमण काफी होय छै, जबकि PbC2O4 कारी चरण क॑ स्थिर करी दै छै, जेकरा स॑ I केरऽ नुकसान नै होय छै ।चूंकि सतह प॑ रिक्ति घनत्व अनाज केरऽ थोक के तुलना म॑ बहुत अधिक होय छै,34 ई चरण अनाज केरऽ सतह प॑ होय के संभावना अधिक होय छै । एक साथ आयोडीन छोड़कर VI बनाना | जेना कि डीएफटी द्वारा भविष्यवाणी करलऽ गेलऽ छै, एलओएस VI दोष केरऽ निर्माण क॑ रोक॑ सकै छै आरू पेरोवस्काइट सतह प॑ I आयन केरऽ प्रवासन क॑ रोकी सकै छै ।
एकरऽ अतिरिक्त वायुमंडलीय हवा (सापेक्षिक आर्द्रता 30-60%) म॑ पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ नमी प्रतिरोध प॑ PbC2O4 परत केरऽ प्रभाव के अध्ययन करलऽ गेलऽ छेलै । जेना कि पूरक चित्र 9 म॑ देखलऽ गेलऽ छै, एलओएस पेरोवस्काइट 12 दिन के बाद भी कारी छेलै, जबकि नियंत्रण फिल्म पीला होय गेलऽ छेलै । एक्सआरडी मापन म॑ नियंत्रण फिल्म FAPbI3 केरऽ δ चरण के अनुरूप 11.8° प॑ एगो मजबूत चोटी दिखाबै छै, जबकि LOS पेरोवस्काइट ब्लैक α चरण क॑ अच्छा तरह स॑ बरकरार रखै छै (पूरक चित्र 10) ।
पेरोवस्काइट सतह प॑ सीसा ऑक्सालेट केरऽ निष्क्रियता प्रभाव के अध्ययन लेली स्थिर-स्थिति प्रकाश प्रकाश (PL) आरू समय-निर्धारित प्रकाश प्रकाश (TRPL) के उपयोग करलऽ गेलऽ छेलै । चित्र मे चित्र 4a मे दर्शाओल गेल अछि जे एलओएस फिल्म मे पीएल तीव्रता बढ़ल अछि । पीएल मैपिंग इमेज म॑ 10 × 10 μm2 केरऽ पूरा क्षेत्र प॑ एलओएस फिल्म केरऽ तीव्रता नियंत्रण फिल्म (पूरक चित्र 11) स॑ अधिक छै, जे ई दर्शाबै छै कि PbC2O4 पेरोवस्काइट फिल्म क॑ एक समान रूप स॑ निष्क्रिय करी दै छै । वाहक जीवनकाल एकल घातीय फलन (चित्र 4b) के साथ टीआरपीएल क्षय के अनुमान लगाकर निर्धारित करलऽ जाय छै । एलओएस फिल्म केरऽ वाहक जीवनकाल 5.2 μs छै, जे 0.9 μs केरऽ वाहक जीवनकाल वाला नियंत्रण फिल्म स॑ बहुत अधिक छै, जे सतह केरऽ गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन म॑ कमी ​​के संकेत दै छै ।
ग्लास सब्सट्रेट पर पेरोवस्काइट फिल्मों के अस्थायी पीएल के स्थिर-स्थिति पीएल एवं बी-स्पेक्ट्रा | c डिवाइस (FTO/TiO2/SnO2/पेरोवस्काइट/स्पाइरो-OMeTAD/Au) के एसपी वक्र | d ईक्यूई स्पेक्ट्रम आरू जेएससी ईक्यूई स्पेक्ट्रम सबसे कुशल उपकरण स॑ एकीकृत करलऽ गेलऽ छै । d Voc आरेख पर पेरोवस्काइट उपकरण के प्रकाश तीव्रता के निर्भरता | च एकटा आईटीओ/पीईडीओटी:पीएसएस/पेरोवस्काइट/पीसीबीएम/ओ स्वच्छ छेद उपकरण कें उपयोग करयत विशिष्ट एमकेआरसी विश्लेषण. वीटीएफएल अधिकतम ट्रैप भरय वाला वोल्टेज छै. एहि आंकड़ा स हम ट्रैप घनत्व (Nt) क गणना केलहुं। स्रोत डाटा स्रोत डाटा फाइल कें रूप मे उपलब्ध करायल जायत छै.
डिवाइस केरऽ प्रदर्शन प॑ सीसा ऑक्सालेट परत केरऽ प्रभाव के अध्ययन करै लेली एगो पारंपरिक FTO/TiO2/SnO2/पेरोवस्काइट/स्पाइरो-OMeTAD/Au संपर्क संरचना के उपयोग करलऽ गेलऽ छेलै । हम बेहतर उपकरण प्रदर्शन प्राप्त करै लेली मिथाइलमाइन हाइड्रोक्लोराइड (MACl) के बजाय पेरोवस्काइट पूर्ववर्ती म॑ एडिटिव के रूप म॑ फॉर्मामिडिन क्लोराइड (FACl) के उपयोग करय छै, कैन्हेंकि FACl बेहतर क्रिस्टल गुणवत्ता प्रदान करी सकै छै आरू FAPbI335 के बैंड गैप स॑ बच॑ सकै छै (विस्तृत तुलना लेली पूरक चित्र 1 आरू 2 देखऽ) । ). 12-14) के अनुसार। आईपीए क॑ एंटीसोल्वेंट के रूप म॑ चुनलऽ गेलऽ छेलै, कैन्हेंकि ई डाइथाइल ईथर (डीई) या क्लोरोबेंजीन (सीबी)36 (पूरक चित्र 15 आरू 16) के तुलना म॑ पेरोवस्काइट फिल्म म॑ बेहतर क्रिस्टल गुणवत्ता आरू पसंदीदा अभिविन्यास प्रदान करै छै । PbC2O4 केरऽ मोटाई क॑ सावधानी स॑ अनुकूलित करलऽ गेलऽ छेलै ताकि ऑक्सालिक एसिड केरऽ सांद्रता क॑ समायोजित करी क॑ दोष निष्क्रियता आरू चार्ज परिवहन क॑ अच्छा तरह स॑ संतुलित करलऽ जाय सक॑ (पूरक चित्र 17) । अनुकूलित नियंत्रण आरू एलओएस उपकरणक कें क्रॉस-सेक्शनल एसईएम छवियक कें पूरक चित्र 18 मे दिखायल गेलय छै.नियंत्रण आ एलओएस उपकरणक कें लेल विशिष्ट करंट घनत्व (सीडी) वक्र चित्र 4c मे दिखायल गेलय छै, आ निकालल गेलय पैरामीटर पूरक तालिका 3 मे देल गेलय छै.अधिकतम बिजली रूपांतरण दक्षता (पीसीई) नियंत्रण कोशिका 23.43% (22.94%), जेएससी 25.75 एमए सेमी-2 (25.74 एमए सेमी-2), Voc 1.16 V (1.16 V) आ रिवर्स (आगू) स्कैन। फिल फैक्टर (एफएफ) 78.40% (76.69%) अछि। अधिकतम पीसीई एलओएस पीएससी 25.39% (24.79%), जेएससी 25.77 एमए सेमी-2, वीओसी 1.18 वी, एफएफ रिवर्स (फोरवर्ड स्कैन टू) सं 83.50% (81.52%) अछि. एलओएस उपकरण न॑ एक विश्वसनीय तृतीय पक्ष फोटोवोल्टिक प्रयोगशाला म॑ 24.92% प्रमाणित फोटोवोल्टिक प्रदर्शन प्राप्त करलकै (पूरक चित्र 19) । बाहरी क्वांटम दक्षता (ईक्यूई) न॑ क्रमशः 24.90 एमए सेमी-2 (नियंत्रण) आरू 25.18 एमए सेमी-2 (एलओएस पीएससी) केरऽ एकीकृत जेएससी देलकै, जे मानक एएम 1.5 जी स्पेक्ट्रम (चित्र .4डी) म॑ मापलऽ गेलऽ जेएससी स॑ अच्छा सहमति म॑ छेलै । ) . नियंत्रण आ एलओएस पीएससी कें लेल मापल गेल पीसीई कें सांख्यिकीय वितरण पूरक चित्र 20 मे दिखायल गेल छै.
जैसऽ कि चित्र 4e म॑ दिखालऽ गेलऽ छै, Voc आरू प्रकाश तीव्रता के बीच संबंध के गणना जाल-सहायता वाला सतह पुनर्संयोजन प॑ PbC2O4 के प्रभाव के अध्ययन लेली करलऽ गेलऽ छेलै । एलओएस डिवाइस लेली फिट लाइन केरऽ ढलान १.१६ केबीटी/वर्ग छै, जे नियंत्रण डिवाइस लेली फिट लाइन केरऽ ढलान (१.३१ केबीटी/वर्ग) स॑ कम छै, जेकरा स॑ ई बात के पुष्टि होय छै कि एलओएस डिकोय द्वारा सतह केरऽ पुनर्संयोजन क॑ रोकै लेली उपयोगी छै । हम स्पेस चार्ज करंट लिमिटिंग (SCLC) तकनीक के उपयोग करय छै ताकि एक छेद उपकरण (ITO/PEDOT:PSS/perovskite/spiro-OMeTAD/Au) के डार्क IV विशेषता क॑ मापी क॑ पेरोवस्काइट फिल्म के दोष घनत्व क॑ मात्रात्मक रूप स॑ मापलऽ जाय सक॑ जैसनऽ कि चित्र म॑ दिखालऽ गेलऽ छै । 4f देखाउ। जाल घनत्व केरऽ गणना Nt = 2ε0εVTFL/eL2 सूत्र स॑ करलऽ जाय छै, जहाँ ε पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ सापेक्षिक ढांकता हुआ स्थिरांक छै, ε0 वैक्यूम केरऽ ढांकता हुआ स्थिरांक छै, VTFL जाल भरै लेली सीमित वोल्टेज छै, e चार्ज छै, L पेरोवस्काइट फिल्म केरऽ मोटाई छै (650 nm) । वीओसी उपकरण केरऽ दोष घनत्व केरऽ गणना १.४५० × १०१५ सेमी–३ करलऽ गेलऽ छै, जे नियंत्रण उपकरण केरऽ दोष घनत्व स॑ कम छै, जे १.७९५ × १०१५ सेमी–३ छै ।
बिना पैक करलऽ गेलऽ उपकरण क॑ नाइट्रोजन के तहत पूरा दिन के रोशनी म॑ अधिकतम पावर प्वाइंट (एमपीपी) प॑ परीक्षण करलऽ गेलऽ छेलै ताकि ओकरऽ दीर्घकालिक प्रदर्शन स्थिरता के जांच करलऽ जाय सक॑ (चित्र 5a) । 550 घंटा के बाद भी एलओएस डिवाइस अपनऽ अधिकतम दक्षता के 92% बरकरार रखलकै, जबकि नियंत्रण डिवाइस केरऽ प्रदर्शन ओकरऽ मूल प्रदर्शन के 60% तक गिरी गेलऽ छेलै । पुरानऽ उपकरण म॑ तत्वऽ के वितरण क॑ टाइम-ऑफ-फ्लाईट सेकेंडरी आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (ToF-SIMS) (चित्र 5b, c) द्वारा मापलऽ गेलऽ छेलै । ऊपरी सोना नियंत्रण क्षेत्र में आयोडीन केरऽ बड़ऽ संचय देखलऽ जाय सकै छै । अक्रिय गैस संरक्षण केरऽ परिस्थिति म॑ पर्यावरण क॑ क्षतिग्रस्त करै वाला कारक जैना कि नमी आरू ऑक्सीजन क॑ बाहर करलऽ जाय छै, जेकरा स॑ पता चलै छै कि आंतरिक तंत्र (अर्थात आयन प्रवासन) जिम्मेदार छै । ToF-SIMS केरऽ परिणाम के अनुसार Au इलेक्ट्रोड म॑ I- आरू AuI2- आयन के पता चललै, जे पेरोवस्काइट स॑ Au म॑ I केरऽ प्रसार के संकेत दै छै । नियंत्रण उपकरण म॑ I- आरू AuI2- आयन केरऽ संकेत तीव्रता VOC नमूना स॑ लगभग 10 गुना अधिक होय छै । पिछला रिपोर्ट स॑ पता चललै छै कि आयन पारगमन स॑ स्पाइरो-ओएमईटीएडी केरऽ छेद चालकता म॑ तेजी स॑ कमी ​​आरू ऊपरी इलेक्ट्रोड परत केरऽ रासायनिक जंग होय सकै छै, जेकरा स॑ उपकरण म॑ इंटरफेसियल संपर्क खराब होय सकै छै37,38 । Au इलेक्ट्रोड क॑ हटाय क॑ स्पाइरो-OMeTAD परत क॑ सब्सट्रेट स॑ क्लोरोबेंजीन घोल स॑ साफ करलऽ गेलै । तखन हम चराई घटना एक्स-रे विवर्तन (जीआईएक्सआरडी) (चित्र 5d) कें उपयोग सं फिल्म कें विशेषता बनयलक. परिणाम बताबै छै कि नियंत्रण फिल्म म॑ 11.8° प॑ स्पष्ट विवर्तन चोटी छै, जबकि एलओएस नमूना म॑ कोनो नया विवर्तन चोटी नै दिखाई दै छै । परिणाम बताबै छै कि नियंत्रण फिल्म म॑ I आयन केरऽ बड़ऽ नुकसान स॑ δ चरण केरऽ उत्पादन होय ​​छै, जबकि LOS फिल्म म॑ ई प्रक्रिया स्पष्ट रूप स॑ बाधित होय जाय छै ।
नाइट्रोजन वातावरण मे एकटा अनसील डिवाइस कें 575 घंटा कें लगातार एमपीपी ट्रैकिंग आ बिना यूवी फिल्टर कें 1 सूर्य कें रोशनी. एलओएस एमपीपी नियंत्रण उपकरण आ उम्र बढ़य कें उपकरण मे b I- आ c AuI2- आयन कें ToF-SIMS वितरण. पीला, हरियर आ नारंगी रंग केरऽ शेड Au, Spiro-OMeTAD आरू पेरोवस्काइट के अनुरूप छै । d एमपीपी परीक्षण के बाद पेरोवस्काइट फिल्म के GIXRD | स्रोत डाटा स्रोत डाटा फाइल कें रूप मे उपलब्ध करायल जायत छै.
तापमान-निर्भर चालकता क॑ ई पुष्टि करै लेली मापलऽ गेलऽ छेलै कि PbC2O4 आयन प्रवासन क॑ रोक॑ सकै छै (पूरक चित्र 21) । आयन प्रवासन केरऽ सक्रियण ऊर्जा (Ea) क॑ अलग-अलग तापमान (T) प॑ FAPbI3 फिल्म केरऽ चालकता (σ) म॑ बदलाव क॑ मापी क॑ आरू नर्नस्ट-आइंस्टीन संबंध के उपयोग करी क॑ निर्धारित करलऽ जाय छै: σT = σ0exp(−Ea/kBT), जहाँ σ0 एगो स्थिरांक छै, kB बोल्ट्जमैन स्थिरांक छै । हम ln(σT) बनाम 1/T के ढलान स॑ Ea के मान प्राप्त करय छै, जे नियंत्रण के लेलऽ 0.283 eV आरू LOS डिवाइस के लेलऽ 0.419 eV छै ।
संक्षेप म॑, हम FAPbI3 पेरोवस्काइट केरऽ अपघटन मार्ग आरू α-δ चरण संक्रमण केरऽ ऊर्जा बाधा प॑ विभिन्न दोषऽ के प्रभाव के पहचान करै लेली एगो सैद्धांतिक रूपरेखा प्रदान करै छै । ई दोषऽ म॑ स॑ VI दोष के सैद्धांतिक रूप स॑ भविष्यवाणी करलऽ गेलऽ छै कि ई आसानी स॑ α स॑ δ म॑ चरण संक्रमण के कारण बन॑ छै । I रिक्त स्थान के निर्माण आरू I आयन के प्रवासन क॑ रोकी क॑ FAPbI3 केरऽ α-चरण क॑ स्थिर करै लेली PbC2O4 केरऽ पानी म॑ अघुलनशील आरू रासायनिक रूप स॑ स्थिर घना परत पेश करलऽ जाय छै । ई रणनीति अंतरफलकीय गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन क॑ काफी कम करी दै छै, सौर कोशिका के दक्षता क॑ २५.३९% तलक बढ़ाबै छै, आरू संचालन स्थिरता म॑ सुधार करै छै । हमरऽ परिणाम दोष-प्रेरित α स॑ δ चरण संक्रमण क॑ रोकी क॑ कुशल आरू स्थिर फॉर्मेमिडिन पीएससी प्राप्त करै लेली मार्गदर्शन प्रदान करै छै ।
टाइटेनियम(IV) आइसोप्रोप्रोक्साइड (TTIP, 99.999%) सिग्मा-एल्ड्रिच स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै । हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl, 35.0–37.0%) आरू इथेनॉल (निर्जल) गुआंगज़ौ रासायनिक उद्योग स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै । SnO2 (15 wt% tin(IV) ऑक्साइड कोलाइडयन फैलाव) अल्फा एसर स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै । सीसा (II) आयोडाइड (PbI2, 99.99%) टीसीआई शंघाई (चीन) स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै । फॉर्मामिडिन आयोडाइड (एफएआई, ≥99.5%), फॉर्मेमिडिन क्लोराइड (एफएसीएल, ≥99.5%), मिथाइलमाइन हाइड्रोक्लोराइड (एमएसीएल, ≥99.5%), 2,2′,7,7′-टेट्राकिस्-(एन , एन-डी-पी) )-मेथोक्सीनिलिन)-9,9′-स्पाइरोबिफ्लोरीन (स्पाइरो-ओएमईटीएडी, ≥99.5%), लिथियम बिस (ट्राइफ्लोरोमेथेन) सल्फोनिलिमाइड (Li-TFSI, 99.95%), 4-tert -butylpyridine (tBP, 96%) क॑ शीआन पॉलिमर लाइट टेक्नोलॉजी कंपनी (चीन) स॑ खरीदलऽ गेलऽ छेलै । एन, एन-डाइमिथाइलफॉर्ममाइड (डीएमएफ, 99.8%), डाइमिथाइल सल्फोक्साइड (डीएमएसओ, 99.9%), आइसोप्रोपाइल अल्कोहल (आईपीए, 99.8%), क्लोरोबेंजीन (सीबी, 99.8%), एसीटोनिट्राइल (एसीएन)। सिग्मा-एल्ड्रिच से खरीदा। ऑक्सालिक एसिड (H2C2O4, 99.9%) मैकलिन स खरीदल गेल छल । सब रसायन के उपयोग ओहिना कयल गेल जेना भेटल छल बिना कोनो अन्य संशोधन के।
आईटीओ या एफटीओ सब्सट्रेट (1.5 × 1.5 सेमी2) क॑ क्रमशः 10 मिनट तलक डिटर्जेंट, एसीटोन, आरू इथेनॉल स॑ अल्ट्रासोनिक रूप स॑ साफ करलऽ गेलऽ छेलै, आरू ओकरा बाद नाइट्रोजन धारा के तहत सुखायलऽ गेलऽ छेलै । एक घना TiO2 बाधा परत क॑ एफटीओ सब्सट्रेट प॑ इथेनॉल (1/25, v/v) म॑ टाइटेनियम डाइआइसोप्रोपोक्सीबिस (एसिटाइलएसीटोनेट) केरऽ घोल के उपयोग करी क॑ 500 डिग्री सेल्सियस प॑ 60 मिनट तलक जमा करलऽ गेलऽ छेलै । SnO2 कोलाइडयन फैलाव क॑ विआयनीकृत पानी स॑ 1:5 के आयतन अनुपात म॑ पतला करलऽ गेलऽ छेलै । यूवी ओजोन स॑ 20 मिनट तलक उपचारित साफ सब्सट्रेट प॑ SnO2 नैनोकणऽ के पतली फिल्म क॑ 4000 आरपीएम प॑ 30 सेकंड तलक जमा करलऽ गेलै आरू ओकरा बाद 150 डिग्री सेल्सियस प॑ 30 मिनट तलक पूर्व गरम करलऽ गेलै । पेरोवस्काइट पूर्ववर्ती घोल के लेलऽ 275.2 मिलीग्राम एफएआई, 737.6 मिलीग्राम पीबीआई2 आरू एफएसीएल (20 मोल%) क॑ डीएमएफ/डीएमएसओ (15/1) मिश्रित विलायक म॑ घोललऽ गेलऽ छेलै । पेरोवस्काइट परत क॑ यूवी-ओजोन-उपचारित SnO2 परत के ऊपर 40 μL पेरोवस्काइट पूर्ववर्ती घोल क॑ 5000 आरपीएम प॑ परिवेश हवा म॑ 25 s तलक अपकेंद्रित्रित करी क॑ तैयार करलऽ गेलऽ छेलै । अंतिम बार के 5 सेकंड बाद, 50 μL MACl IPA घोल (4 mg/mL) क॑ जल्दी स॑ सब्सट्रेट प॑ एंटीसोल्वेंट के रूप म॑ गिराय देलऽ गेलै । तखन, ताजा तैयार फिल्मक कें 150 डिग्री सेल्सियस पर 20 मिनट आ फेर 100 डिग्री सेल्सियस पर 10 मिनट तइक एनील कैल गेलय. पेरोवस्काइट फिल्म क॑ कमरा के तापमान प॑ ठंडा करला के बाद, H2C2O4 घोल (1, 2, 4 मिलीग्राम 1 एमएल आईपीए म॑ घुललऽ) क॑ 4000 आरपीएम प॑ 30 s तलक अपकेंद्रित्रित करलऽ गेलऽ छेलै ताकि पेरोवस्काइट सतह क॑ निष्क्रिय करलऽ जाय सक॑ । 72.3 मिलीग्राम स्पाइरो-OMeTAD, 1 मिलीलीटर सीबी, 27 μl टीबीपी आरू 17.5 μl ली-टीएफएसआई (1 मिलीलीटर एसीटोनिट्राइल म॑ 520 मिलीग्राम) क॑ मिला क॑ तैयार करलऽ गेलऽ स्पाइरो-ओएमईटीएडी घोल क॑ 30 सेकंड के भीतर 4000 आरपीएम प॑ फिल्म प॑ स्पिन-कोट करलऽ गेलऽ छेलै । अंततः, 100 एनएम मोटी Au परत क॑ वैक्यूम म॑ 0.05 एनएम/सेकंड (0~1 एनएम), 0.1 एनएम/सेकंड (2~15 एनएम) आरू 0.5 एनएम/सेकंड (16~100 एनएम) के दर स॑ वाष्पित करलऽ गेलऽ छेलै । ).
पेरोवस्काइट सौर कोशिका केरऽ एससी प्रदर्शन क॑ सौर सिम्युलेटर रोशनी (एसएस-एक्स५०) के तहत कीथली २४०० मीटर के उपयोग करी क॑ १०० एमवी/सेमी२ के प्रकाश तीव्रता प॑ मापलऽ गेलऽ छेलै आरू कैलिब्रेटेड मानक सिलिकॉन सौर कोशिका के उपयोग स॑ सत्यापन करलऽ गेलऽ छेलै । जब तलक अन्यथा नै कहलऽ गेलऽ छै, एसपी वक्र क॑ नाइट्रोजन स॑ भरलऽ ग्लव बॉक्स म॑ कमरा केरऽ तापमान (~25°C) प॑ फॉरवर्ड आरू रिवर्स स्कैन मोड (वोल्टेज स्टेप 20 एमवी, विलंब समय 10 एमएस) म॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । मापल गेल पीएससी कें लेल 0.067 सेमी2 कें प्रभावी क्षेत्र निर्धारित करय कें लेल एकटा छाया मास्क कें उपयोग कैल गेलय. ईक्यूई मापन क॑ परिवेश हवा म॑ पीवीई३००-आईवीटी२१० सिस्टम (इंडस्ट्रियल विजन टेक्नोलॉजी(एस) प्राइवेट लिमिटेड) के उपयोग करी क॑ करलऽ गेलऽ छेलै जेकरा म॑ डिवाइस प॑ केंद्रित एकरऽ रंग के प्रकाश छेलै । डिवाइस स्थिरता कें लेल गैर-कैप्सूल सौर कोशिका कें परीक्षण नाइट्रोजन ग्लवबॉक्स मे 100 एमडब्ल्यू/सेमी2 दबाव पर बिना यूवी फिल्टर कें कैल गेलय. ToF-SIMS कें मापन PHI nanoTOFII टाइम-ऑफ-फ्लाईट सिम्स कें उपयोग सं कैल जायत छै. गहराई प्रोफाइलिंग 400×400 माइक्रोन क्षेत्रफल वाला 4 केवी Ar आयन बंदूक के उपयोग स॑ प्राप्त करलऽ गेलऽ छेलै ।
एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) मापन एक थर्मो-वीजी वैज्ञानिक प्रणाली (ESCALAB 250) पर मोनोक्रोमैटाइज्ड Al Kα (XPS मोड के लेल) के उपयोग स॑ 5.0 × 10–7 Pa के दबाव प॑ करलऽ गेलऽ छेलै ।स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) क॑ JEOL-JSM-6330F सिस्टम प॑ करलऽ गेलऽ छेलै । पेरोवस्काइट फिल्मऽ के सतह के आकृति विज्ञान आरू खुरदरापन क॑ परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) (ब्रुकर डायमेंशन फास्टस्कैन) के उपयोग करी क॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । एसटीईएम आ एचएएडीएफ-एसटीईएम एफईआई टाइटन थीमिस एसटीईएम मे आयोजित कैल जायत छै. यूवी-विस अवशोषण स्पेक्ट्रा क॑ यूवी-3600प्लस (शिमाजु कॉर्पोरेशन) के उपयोग करी क॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । स्पेस चार्ज लिमिटिंग करंट (एससीएलसी) क॑ कीथली २४०० मीटर प॑ रिकॉर्ड करलऽ गेलऽ छेलै । वाहक जीवनकाल क्षय केरऽ स्थिर-स्थिति प्रकाश प्रकाश (PL) आरू समय-निर्धारित प्रकाश प्रकाश (TRPL) क॑ एफएलएस 1000 प्रकाश प्रकाश स्पेक्ट्रोमीटर के उपयोग करी क॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । पीएल मैपिंग छवि क॑ होरिबा लैबराम रमन सिस्टम एचआर इवोल्यूशन के उपयोग करी क॑ मापलऽ गेलऽ छेलै । फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) क॑ थर्मो-फिशर निकोलेट एनएक्सआर ९६५० सिस्टम के उपयोग करी क॑ करलऽ गेलऽ छेलै ।
इस काम म ं॑ हमनी α-चरण स॑ δ-चरण तलक के चरण संक्रमण पथ के अध्ययन करै लेली SSW पथ नमूना विधि के उपयोग करय छै । एसएसडब्ल्यू विधि म॑ संभावित ऊर्जा सतह केरऽ गति यादृच्छिक नरम मोड (दूसरा व्युत्पन्न) केरऽ दिशा स॑ निर्धारित होय छै, जेकरा स॑ संभावित ऊर्जा सतह केरऽ विस्तृत आरू वस्तुनिष्ठ अध्ययन के अनुमति मिलै छै । ई काम म॑ 72 परमाणु वाला सुपरसेल प॑ पथ नमूनाकरण करलऽ जाय छै, आरू डीएफटी स्तर प॑ 100 स॑ अधिक प्रारंभिक/अंतिम अवस्था (आईएस/एफएस) जोड़ी एकत्रित करलऽ जाय छै । आईएस/एफएस जोड़ीवार डाटा सेट के आधार पर, प्रारंभिक संरचना आरू अंतिम संरचना क॑ जोड़ै वाला मार्ग क॑ परमाणु के बीच के पत्राचार के साथ निर्धारित करलऽ जाब॑ सकै छै, आरू ओकरा बाद चर इकाई सतह के साथ द्वि-तरफा गति के उपयोग संक्रमण अवस्था विधि क॑ सुचारू रूप स॑ निर्धारित करै लेली करलऽ जाय छै । (वीके-देसव)। संक्रमण अवस्था के खोज के बाद ऊर्जा बाधा के रैंकिंग करी क॑ सबसें कम बाधा वाला मार्ग के निर्धारण करलऽ जाब॑ सकै छै ।
सब डीएफटी गणना वीएएसपी (संस्करण 5.3.5) के उपयोग स॑ करलऽ गेलऽ छेलै, जहाँ C, N, H, Pb, आरू I परमाणु केरऽ इलेक्ट्रॉन-आयन अंतःक्रिया क॑ एक प्रक्षेपित प्रवर्धित तरंग (PAW) योजना द्वारा दर्शायलऽ गेलऽ छै । विनिमय सहसंबंध फलन क॑ पर्ड्यू-बर्के-एर्न्जरहोफ पैरामीटराइजेशन म॑ सामान्यीकृत ढाल सन्निकटन स॑ वर्णित करलऽ गेलऽ छै । समतल तरंग केरऽ ऊर्जा सीमा ४०० ईवी तय करलऽ गेलऽ छेलै । मोंखोर्स्ट–पैक k-बिन्दु ग्रिड केरऽ आकार (2 × 2 × 1) होय छै । सब संरचना के लेलऽ जाली आरू परमाणु स्थिति क॑ पूरा तरह स॑ अनुकूलित करलऽ गेलऽ छेलै जब॑ तलक कि अधिकतम तनाव घटक 0.1 GPa स॑ नीचे आरू अधिकतम बल घटक 0.02 eV/Å स॑ नीचे नै होय गेलऽ छेलै । सतह मॉडल म॑ FAPbI3 केरऽ सतह प॑ 4 परत, निचला परत म॑ FAPbI3 केरऽ शरीर केरऽ अनुकरण करै वाला स्थिर परमाणु होय छै, आरू ऊपरी तीन परत अनुकूलन प्रक्रिया के दौरान स्वतंत्र रूप स॑ चली सकै छै । PbC2O4 परत 1 एमएल मोटाई के होय छै आरू FAPbI3 केरऽ I-टर्मिनल सतह प॑ स्थित होय छै, जहाँ Pb 1 I आरू 4 O स॑ बंधलऽ होय छै ।
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